通过将检测光纤缠绕在螺旋调制器上，设计了一种基于光点旋转角度调制的新型光纤温度传感器。据由于螺旋调制器的环境温度变化而引起的检测光纤的双折射效应的原理，输出光斑将旋转并变化。过CCD获得在不同温度下输出点的图像的变化，并且通过MATLAB获得获得的数据。过处理，可以检测出温度变化与出射光斑的旋转角度之间的关系，从而达到间接测温的目的。验表明，光斑的旋转角度和温度变化在一定范围内具有良好的线性关系，并且传感器系统的灵敏度相对较高。纤温度测量是1970年代发展起来的一种新兴的温度测量技术，光纤温度传感器是一种新型的温度测量装置。纤温度传感器主要可分为分布式光纤温度传感器，光纤网络温度传感器，光纤荧光温度传感器，干涉光纤温度传感器和光纤损耗温度传感器。于屈曲损失[1-2]。传统的温度传感器相比，它们具有以下优点：灵敏度高，重量轻，尺寸小，通用性强，对被测介质的影响小，抗电磁干扰，抗腐蚀和易于联网。有更复杂的结构。本比较高。光在单模光纤中传输时，光以一定的模式传播能量，具体取决于光纤的几何形状和折射率分布[3]以及某种形式的图案可以在光纤末端获得亮点。外部信号改变光纤的几何形状或折射率的分布（例如光纤的弯曲或扭曲）时，原始光能的分布状态被破坏，光将重新分布。量会根据新的条件而变化，并且光纤末端的准时模式将随着变化。据该特性，可以通过检测光纤末端的点图案变化来测量外部信号。以将这种基于光纤光斑图案的传感器设计为测量位移，压力，温度等传感器。其他传感器相比，该传感器具有结构简单，成本低，对光源的要求低和测量范围广的优点。文研究了基于光斑旋转角度调制的光纤温度传感器。模光纤不受外力影响，光纤中的光传输模式由偏振方向相互垂直的两个x方向和y方向模式组成。而，当光纤弯曲时，弯曲部分中光的相同相位的电场和磁场必须在同一平面上。离外界越近，传输速度越高。它移动到某个位置时，其相速度超过了光速。意味着传导模式必须变成辐射模式，这样，在折叠纤维中传输的模式比在直纤维中传输的模式要少，折叠纤维的曲率半径决定了传导模式的数量。光纤有效承载，曲率半径越小，损耗越大。光纤中的传输模式越少[5]。此，单模光纤通常仅在基本模式下传输。该实验中，将纤维段缠绕在纤维环中。曲损耗会改变光纤中激光传输模式的数量。以通过更改光纤环的直径来获得经验。要低重量模式，例如LP01模式，LP11模式和LP21模式。
获得稳定的点图案图像后，通过控制温度控制盒来更改螺旋传感器光纤的温度。度对纤维参数有三个主要影响，即纤维的开度，纤维的长度和折射率，而温度对纤维的开度的影响可以忽略不计。单模光纤不受外部环境影响时，折射率的分布具有圆对称的特性。光纤被折叠时，单模光纤的双折射增加，并且由弯曲引起的双折射对外部温度变化更敏感[6]，因此温度变化，折射率分布的各向异性螺旋光纤将引起双折射效应[7]，因此在x和y方向上的偏振模式将具有不同的传输常数，这在模式之间会发生。于能量转换，激光在光纤中的透射率发生变化，这导致发射光点的分布发生变化，这导致发射光点的图像旋转。
光纤以恒定的半径缠绕在螺旋线圈中并且光纤的曲率半径减小到某个临界值时，光纤的双折射效应将更加明显。公式中：U（ΔT）是归一化的横向相位参数； W（ΔT）是归一化的横向衰减参数； ΔT是温度变化； β是光波的传播常数； α是中心区域的一半高度； v是归一化的标准化频率； R（ΔT）是纤维的曲率半径。着温度的变化，螺旋纤维的折射率分布发生变化，纤维中的全反射条件被破坏，产生双折射效应。
于双折射效应，光纤的每个透射光模式的透射常数改变，导致透射光模式的分布改变，并且同时弯曲损耗改变。这会导致从输出光模式转移能量，并可能导致出射光斑图像的修改。过检测斑点图像的变化，可以实现温度测量的目的。验配置如图1所示。氖激光器发出的光通过聚焦透镜耦合到单模光纤（SMF28（TM））中，并且激光器穿过光纤环（光纤环的作用是空间滤波，并选择所需的照明模式。
过螺旋调制器后（螺距固定为3 mm，调制器的直径可调），如图2所示，将检测光纤缠绕在螺旋调制器上（用导线固定光纤） ）和螺旋线将调制器放在温度控制箱中，检测光纤的环境温度由温度控制箱控制。检测光纤发出的光之后，CCD将收集不同温度下的光斑图像，并将该图像传输到计算机。MATLAB软件读取点光源的光分布，精确计算出点的旋转角度，最后求得用于调整点角度和温度的曲线。MATLAB最小二乘法。图1所示，将螺旋调制器的直径设置为20 mm，将检测光纤缠绕在螺旋调制器上5次，连接光纤温度传感器的实验装置，打开激光并调整入射光纤的角度。
过聚焦透镜的光更好地耦合到光纤。复调试后，可以在计算机上看到更清晰的斑点图像。后不断减小光纤环的直径，可以看到光点数量减少，并且由于弯曲损耗的增加，出射光点的强度逐渐减弱。经验。整光纤环的尺寸当光纤环的直径为40mm时，可以通过CCD观察到4个较亮的光点，并逐渐提高温度控制箱的温度水。
点的强度变化很小，因此我们可以看到四个光点对温度变化不敏感，图3显示了四个光点对应于不同温度的出射角。光纤环的直径为25 mm时，CCD估计的光斑数量为3。时，维持其他实验条件。温控制箱的温度持续升高，发现在中心点周围的同一方向上出现3个亮点。弯时，我们可以看到三个光斑对温度更敏感。
4显示了对应于不同温度的三个光点的出射角。可以清楚地看到，温度变化时，光斑会顺时针旋转。光纤环的直径为15 mm时，CCD会发现光斑的数量为2，并且水温控制箱的温度会不断提高，从而获得如图5所示，可以看到两个光斑的位置没有明显变化，但是光斑的强度略有变化。们可以看到两个光斑对温度不敏感。
过观察发射的各个光点对温度的响应，可以看出发射的4个光点和2个光点的温度没有明显变化。发出3个光点时，将修改水温控制器的温度，并且3个光点将围绕中心。助MATLAB处理，顺时针连续旋转并获得三个光点的质心。后，可以通过计算坐标来获得光点的角度，并且可以获得与不同温度相对应的光点的角度，从而允许间接测量温度。纤环的直径为15毫米。
将纤维在螺旋调制器（直径20 mm）上缠绕5次时，水温控制单元的温度将发生变化。度范围为30到70°C。用MATLAB进行光斑的旋转图像，灰度处理和二进制图像处理，从而获得二进制图像，因此可以得到对应于不同温度的光斑角度，并将该光斑角度设为零。过MATLAB最小二乘法对获得的实验数据进行处理，得到如图6所示的关系。图表明，三个光点的旋转角度与温度变化具有良好的线性关系，因此比较该结构的温度传感器的线性比较。
道了如图7所示，光纤环的直径为15mm，螺旋调制器的直径为20mm，螺旋调制器上的检测光纤的匝数为4匝， 5轮和6轮。
转角度和出口温度变化的线性曲线。图8所示，光纤环的直径为15毫米，螺旋调制器上感应光纤的匝数为5匝。旋调制器的直径分别为15mm，20mm和25mm。转角度和三个输出点的温度变化的线性曲线。统的灵敏度是指温度每升高或降低1℃，即调整曲线的斜率，相应的光点旋转多少。率越大，相应系统的灵敏度越高，斜率越小，相应灵敏度越低。图7所示，检测光纤的缠绕直径不变。改变检测光纤的转数时，检测光纤的转数越高，系统的灵敏度越高，并且转数越低，灵敏度越低。图8所示，检测光纤的匝数不变。绕组的直径改变时，检测光纤的直径越大，系统的灵敏度越高，而检测光纤的直径越小，系统越低。条相同长度的检测光纤分别缠绕成螺旋结构和环形结构，匝数分别为3.5和4。组直径为15 mm，其他实验条件保持不变，恒温阀芯温度连续变化，分别观察这两种情况下的三点图像变化，与以前的实验处理方法一致，根据实验值分别安装了两个亮点。度与温度之间的关系如图9所示。
旋结构的灵敏度为1.688 2（°）/°C，环形结构的灵敏度为1.150 0（°）/° C.在这种情况下，螺旋结构比环形结构更敏感。上实验结果可以很好地说明螺旋结构比环形结构具有更高的灵敏度，同时，随着缠绕在螺旋调制器上的检测光纤匝数的增加，灵敏度也随之提高。统的数量也增加了。相同匝数下，随着螺旋调制器直径的增加，系统的灵敏度也会提高。此，为了使系统的灵敏度相对较高，我们必须合理地调整螺旋调制器的直径，同时，必须适当选择感测光纤的匝数，以便可以获得理想的实验结果。
文提出了一种新型的光纤温度传感器，通过对系统的线性度和灵敏度进行实验，可以得知系统具有良好的线性度，随着温度的逐渐变化，三个光点不断跟随中心。针转动。过修改缠绕在螺旋调制器上的光纤的匝数和螺旋调制器的直径，可以修改系统的灵敏度。其他传统的温度传感器相比，这种类型的温度传感器不仅结构简单，使用成本低，而且具有很高的可重复性。此，这种光纤温度传感器将用于许多温度测量场合。
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